Обгрунтування прийнятих рішень, Опис схеми, Розробка САР - Автоматизація промислових процесів розливу сталі

У даній роботі обрані первинні прилади за їх технічними характеристиками, що на порядок вищі за існуючи зараз прилади, в результаті чого покращюеться якість нагріву, зменьшуеться окалінообразування, витрати електроенергіі та палива.

Опис схеми

Контроль і регулювання співвідношення "газ - повітря"

Контроль і регулювання співвідношення "газ - повітря" складається з датчиків розходу газу і повітря МЕТРАН-100, вторинних приладів ДИСК-250, блоку ручного управління БРУ-42, регулятору типу Р27, виконавчого механізму МЕО100/25-0,25.

При автоматичному регулюванні регулятор співвідношення отримує імпульси по розходу газу і повітря і порівнює їх з заданим коефіцієнтом надлишку повітря.

Регулятор через виконавчий механізм діє на регулюючий орган і відновлює розхід повітря до заданого значення.

Дистанційне (ручне) управління розходом повітря здійснюється за допомогою ключів, що знаходяться на щиті КВПіА.

При установленні перемикача роду робіт "Р-А" в положення "Р" (ручне) ключом (М-Б) установлюється необхідний розхід по графіку співвідношення "газ-повітря".

Розробка САР

Обрати регулятор - це означає обрати такий закон регулювання при якому виконується певна якість регулювання.

Необхідно обрати регулятор співвідношення "газ - повітря", для системи автоматичного регулювання теплового процесу нагрівального колодязя.

Вибір і розрахунок регулятора співвідношення "газ-повітря" в чарунці нагрівального колодязя.

Вибираємо допустимі параметри перехідного процесу:

Х=150 нм/год

Х=20 нм/год

T=15c

Максимальне стрибкоподібне обурення ?хвх. об=25% ходу регулюючого органу.

Задаємося перехідним процесом 20%-вим перерегулюванням (М=1,3).

Для вибору регулятора необхідно знати параметри об'єкта kоб, Tоб, фоб, тобто уявити реальний об'єкт у вигляді статичного об'єкта з запізнюванням у відповідності з рівнянням:

Wоб(р)=.е

По кривій розгону визначаємо час, відповідний

?хвих(t1)=0.1?хвих(?)=0,1-12=1,2

Рівний t1=0,13 с, і час відповідний

?хвих(t2)=0.8?хвих(?)=0,8-12=9,6

Рівний t2=4,2с

Х1=

Х1=

Х2=

Х2=

; вибираємо регулятор безперервної дії.

Для вибору закону регулювання розраховують Rд за формулою

За графіком визначаємо, що Rд=0,5 можуть забезпечити П, ПІ, і ПІД - регулятори.

Найпростішим є П-регулятор. =0,57 знаходимо

Хст=0,45-kоб-?хвх. об=0,45-12-25=135

П-регулятор не може бути застосований, оскільки х=20 нм/год.

Знаходимо для ПІ-регулятора tp/фоб=12 величину tp=15, що менше допустимого часу регулювання. Остаточно вибираємо ПІ-регулятор.

Для отримання точної передаточної функції об'єкта по кривій розгону використовуємо метод М. П.Симою.

    1. Тому що чисте запізнювання фч=0с, то розбивку вісі часу починають з моменту часу, рівного 0с. Приймаємо ?t=0,2с, при цьому на кожній ділянці ?t крива близька до прямої. Знаходимо безрозмірне значення вихідної величини, розділивши ?хвих. об наприкінці кожного інтервалу ?t на ?хвих. об(?) 2. Обчислюємо 1-, вписуємо в четверту графу. 3. Підраховуємо суму чисел четвертої графи:

;

4. Визначаємо площу F1 за формулою:

F1=?t

F1=0,2{15.331-0.5[1-0]}=2.9662 c;

5. Знаходимо час у новому масштабі:

;

    6. Підраховуємо цифри шостої графи як 1-и; 7. Визначають ()?(1-и); 8. Підраховуємо суму чисел сьомої графи: 9. Площу F2 визначаємо за формулою:

c

    10. Розраховують і заносять в таблицю величину 11. Підраховуємо суму чисел останньої графи: 12. Визначаємо площу F3 за формулою:

F3=2.9662-0.2{1.129-0.5}=8.798-0.128=1.109 c;

13. Визначють вид передаточної функції:

Wоб(р)=

Де а1=F;a2=F2;a3=F3.

Wоб(р)=

14. Розмірна передаточна функція об'єкта з урахуванням часу запізнювання ф=0,16 буде мати вигляд:

Wоб(р)=

Для розрахунку настройок регулятора графічним способом необхідно знайти АФХ об'єкта яку отримую підстановкою p=jщ в передаточну функцію Wоб(p):

Wоб(p)=

Провівши необхідні перетворення, отримую вираження АФХ:

Wоб(p)=

Надаючи частоті щ значення від 0 до 29,4 рад/с (для розрахунку настройок достатньо отримати АФХ в межах двох-трьох чвертей) знаходжу відповідне значення:

Аоб(щ)=

І результати розрахунків заносимо в таблицю 1.

Розрахунок оптимальних настройок на задане значення М=1,3 при отриманні мінімального (для даного М) значення квадратного інтегрального критерію якості проводжу за методом викладеним вище.

Графічні розрахунки почамо з побудови на комплексній площині АФХ об'єкта (таблиця 1). Потім будую АФХ розімкнутої системи при kр=1 і різних значеннях часу ізодрому: Ті1=0,1с; Ті2=0,2с; Ті3=0,3с;Ті4=0,4с. Для цього до кожного вектора АФХ об'єкта додаю вектор з модулем, повернутий на кут 90 за часовою стрілкою.

Таблиця 1. Розрахунок АФХ об'єкта.

Щ

Рад/с

Аоб(щ)

С%ходу

0,16щ,

Град

Град

1

2

4

5

6
    0 2,45 4,9 7,35 9,8 12,25 14,7 17,15 19,6 22,05 24,5 26,95 29,4
    12 0,5941 0,1505 0,06706 0,0377 0,02417 0,0167 0,01233 0,00944 0,0074 0,00604 0,00499 0,00419
    0 -21,0888664 -10,5056896 -6,99848407 -5,24743989 -4,19742078 -3,49760929 -2,99782582 -2,6230265 -2,33153575 -2,09835425 -1,90757597 -1,7485982
    0 22,45994557 44,91989114 67,37983671 89,83978228 112,2997278 134,7596734 157,219619 179,6795646 202,1395101 224,5994557 247,0594013 269,5193468

Таблиця 2. Розрахунок АФХ об'єкта.

Щ

Рад/с

Аоб(щ)

С% ходу

0,16щ,

Град

Град

1

2

4

5

6
    0 2,45 4,9 7,35 9,8 12,25 14,7 17,15 19,6 22,05 24,5 26,95 29,4
    12 0,594 0,151 0,067 0,038 0,024 0,017 0,012 0,009 0,007 0,006 0,005 0,004
    0 -21,1 -10,5 -6,9 -5,2 -4,2 -3,5 -2,9 -2,6 -2,3 -2,1 -1,9 -1,7
    0 22,489 44,978 67,467 89,956 112,445 134,934 157,423 179,912 202,401 224,890 247,379 269,868
    0 -43,6 -55,5 -74,4 -95,2 -116,6 -138,4 -160,3 -182,5 -204,7 -226,99 -249,3 -271,6

Остаточно обираємо регулятор типу Р27, який в змозі забезпечити отриманий закон регулювання.

Похожие статьи




Обгрунтування прийнятих рішень, Опис схеми, Розробка САР - Автоматизація промислових процесів розливу сталі

Предыдущая | Следующая